鉅大LARGE | 點擊量：820次 | 2021年09月22日
等離子體太陽能電池創(chuàng)世界紀錄
納米粒子有凹凸不平的表面，散射光線會更多地進入廣譜波長范圍，這會進一步增強光線的吸收，從而提高太陽能電池的整體效率。這是太陽能產業(yè)的一個好消息，有一個研究小組，成員來自澳大利亞斯威本理工大學（SwinburneUniversityofTechnology）和尚德電力控股公司（SuntechPowerHoldings），他們開發(fā)出世界上最高效的廣譜納米等離子體太陽能電池。
散射廣譜：黃金和銀納米粒子會聚集成核，形成凹凸不平的表面，這樣，散射光線會更多地進入廣譜波長范圍，帶來更大的光線吸收，從而提高太陽能電池的整體效率。來源：斯威本理工大學
有一篇論文發(fā)表于2012年二月二日的《納米快報》（NanoLetters），題為《廣譜增強薄膜非晶硅太陽能電池采用成核銀納米粒子》（BroadbandEnhancementinThin-FilmAmorphousSiliconSolarCellsEnabledbyNucleatedSilverNanoparticles），研究人員介紹，他們如何制造薄膜太陽能電池，使絕對效率達到8.1％。
這項研究的進行，借助于維多利亞-尚德先進太陽能設施（VSASF：Victoria-SuntechAdvancedSolarFacility），就在斯威本（Swinburne）。這一小組的研究，顯著提高了薄膜太陽能技術的效率。
斯威本理工大學教授顧敏（MinGu）是維多利亞-尚德先進太陽能設施中心主任，他說，薄膜電池激發(fā)了極大的研究興趣，因為很便宜，可以替代笨重的晶硅電池。然而，大大降低厚度的硅層，使它們更難吸收陽光。
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光捕捉技術是最重要的，可以提高薄膜太陽能電池的性能，使它們可與硅電池競爭，顧敏教授說。有一個重要的應用潛力，就是這項技術可以覆蓋傳統(tǒng)的玻璃，使建筑物與摩天大樓供電完全采用陽光。
維多利亞-尚德先進太陽能設施中心的研究小組一直在提高薄膜電池的效率，他們把黃金和銀納米粒子嵌入電池。這就可以擴大波長范圍，吸收陽光，更好地把光子轉換成電子。
他們最有效的電池中，研究人員又邁進了一步，采用了所說的成核或凸凹不平的納米粒子。
斯威本理工大學高級研究員賈寶華（BaohuaJia）博士說：廣譜等離子體效應是這個小組令人振奮的發(fā)現(xiàn)。它確實是一項合作成果，就是斯威本理工大學和尚德之間的合作，是過去12個月完成的。
賈寶華博士認為，這項新技術會極大地影響太陽能產業(yè)。我們發(fā)現(xiàn)，納米粒子有凹凸不平的表面，散射光線會更多地進入廣譜波長范圍。這會帶來更大的吸收，從而提高電池的整體效率。
顧敏教授稱贊，這么快的時間進度，研究小組就能夠取得8.1％的總體效率，但是，他認為仍然有相當大的空間，可以改進電池，轉變方式，進行世界能源開發(fā)。
我們進入了迅速發(fā)展的軌道，進行我們的研究和開發(fā)。按照我們目前的進展速度，我們預計，實現(xiàn)10％的效率，要到2012年年中，他說。我們有望實現(xiàn)維多利亞-尚德先進太陽能設施中心的目標，開發(fā)的太陽能電池要有兩倍的效率，運行只需一半成本，這是比較那些現(xiàn)有的電池。
顧敏教授說，另一個好處是，采用他們研究小組的方法，納米集成價格低廉，而且易于升級，因此很容易轉移到生產線。
我們從一開始就一直在使用尚德太陽能電池，所以，應該非常簡單就可以集成這些技術，進行大規(guī)模生產。我們希望，這些電池到2017年可以進入市場。
尚德電力CEO施正榮博士說：我們的小組取得了令人印象深刻的里程碑，這一世界紀錄就是最有效的廣譜納米等離子體薄膜太陽能電池。這是重要的一步，表明有望用納米技術帶來下一代太陽能電池。
他們的論文《廣譜增強薄膜非晶硅太陽能電池采用成核銀納米粒子》發(fā)表于2012年二月二日的《納米快報》，文章說，最近，等離子體效應引發(fā)了巨大的興趣，進行太陽能電池的研究，因為它們被認為可以顯著提高薄膜太陽能電池的效率。然而，盡管加緊努力，但是，所需的廣譜提升是個關鍵，可以真正帶來設備性能改善，現(xiàn)在尚未實現(xiàn)，采用的是簡單加工和集成方法，這是太陽能產業(yè)所看好的。
在本文中，我們提出一種新穎的想法，就是使用成核銀納米微粒，有效地散射光線，進入廣譜波長范圍，實現(xiàn)明顯的吸收增強，就是增強硅吸收層。因為不要臨界模式，所以，在實驗中，這些量身定制的納米粒子的取得，只要簡單、低成本和可升級的濕化學合成方法（wetchemicalsynthesismethod），而集成要向著背接觸層的非晶硅薄膜太陽能電池。
這種太陽能電池集成了200納米的成核銀納米粒子，具有10％的覆蓋密度，清楚地顯示出廣譜吸收增強，以及顯著的優(yōu)越性能，包括14.3％增幅的短路光電流密度，以及23％增幅的能量轉換效率，與之相比，隨機紋理結構的對照電池沒有納米粒子。測量等離子體太陽能電池，最高效率達到8.1％。這一顯著提升，重要歸因于廣譜光線散射，因為集成了量身定制的成核銀納米粒子。
